中级职称建筑结构培训课课件.ppt

LOGO关于中级职称建筑结构培训课关于中级职称建筑结构培训课现在学习的是第1页，共37页力的单位：力的单位： 国际单位制：牛顿(N) 千牛顿(kN)1-1 1-1 静力学基本概念静力学基本概念一、力的概念一、力的概念1定义定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变物 体的运动状态。2. 力的效应：力的效应： 运动效应(外效应) 变形效应(内效应)。3. 力的三要素：力的三要素：大小，方向，作用点大小，方向，作用点AF现在学习的是第2页，共37页 力系：力系：是指作用在物体上的一群力。 平衡力系：平衡力系：物体在力系作用下处于平衡， 我们称这个力系为平衡力系。是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态。 二二. .刚体刚体就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。三三. .平衡平衡AF现在学习的是第3页，共37页1-2 1-2 静力学基本公理静力学基本公理公理公理1 1 二力平衡公理二力平衡公理 作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是： 这两个力这两个力大小相等大小相等 | F1 | = | F2 | 方向相反方向相反 F1 = F2 作用线共线，作用线共线， 作用于作用于同一个物体上。同一个物体上。现在学习的是第4页，共37页说明说明：对刚体来说，上面的条件是充要的 二力体二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。 对变形体来说，上面的条件只是必要条件(或多体中)二力杆现在学习的是第5页，共37页单选单选例：下面哪个不是二力构件的必备条件例：下面哪个不是二力构件的必备条件 （ ）。）。 A仅在两点受力仅在两点受力 B杆上不受力杆上不受力 C直杆直杆 D不计自重不计自重现在学习的是第6页，共37页 在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原力系对刚在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。体的作用。推论推论1：力的可传性。：力的可传性。 作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一点，而不改变该力对刚体的效应。因此，对刚体来说，力作用三要素为：大小，方向，作用线大小，方向，作用线公理公理2 2 加减平衡力系原理加减平衡力系原理现在学习的是第7页，共37页 刚体受三力作用而平衡，若其中两力作用线刚体受三力作用而平衡，若其中两力作用线汇交于一点，则另一力的作用线必汇交于同一点汇交于一点，则另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用线共面。（，且三力的作用线共面。（必共面，在特殊情况下，力在无穷远处汇交平行力系。） 公理公理3 3 力的平行四边形法则力的平行四边形法则 作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。推论推论2：三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理 21FFR现在学习的是第8页，共37页单选单选例：刚体上作用三个力而处于平衡，则这三例：刚体上作用三个力而处于平衡，则这三个力的作用线必定（个力的作用线必定（ ）。）。A.相交于一点相交于一点B.平行平行C.位于同一平面内位于同一平面内D.都为都为0现在学习的是第9页，共37页公理公理4 4 作用力和反作用力定律作用力和反作用力定律等值、反向、共线、异体、且同时存在。等值、反向、共线、异体、且同时存在。例例 吊灯 两物体间两物体间的相互作用的相互作用力总是大小力总是大小相等、方向相等、方向相反、沿同相反、沿同一直线，同一直线，同时分别作用时分别作用在这两个物在这两个物体上，这两体上，这两个力互为作个力互为作用力和反作用力和反作用力。用力。现在学习的是第10页，共37页单选单选例：下列不属于作用力和反作用力特性的是例：下列不属于作用力和反作用力特性的是（ ）。）。A他们的大小相等他们的大小相等 B方向相反方向相反 C作用在同一个物体上作用在同一个物体上 D作用在两个物体上作用在两个物体上现在学习的是第11页，共37页 是代数量。)(FMO当F=0或d=0时， =0。)(FMO 是影响转动的独立因素。)(FMO =2AOB=Fd ,2倍形面积。)(FMO力对物体可以产生 移动效应移动效应-取决于力的大小、方向转动效应转动效应-取决于力矩的大小、方向-+一、力矩一、力矩dFFMO)(说明：说明： F,d转动效应明显。单位Nm，13 力对点之矩、力偶的概念力对点之矩、力偶的概念 1 1、力矩的概念、力矩的概念现在学习的是第12页，共37页1）力作用线过矩心，力）力作用线过矩心，力矩为零；矩为零； 2）力沿作用线移动，力）力沿作用线移动，力 矩不变；矩不变；3）力）力F对对O点之矩与矩点之矩与矩心心O的位置有关的位置有关2 2、力矩的特性、力矩的特性现在学习的是第13页，共37页 定理定理：平面汇交力系的合力对平面内任一点的矩，等于平面汇交力系的合力对平面内任一点的矩，等于所有各分力对同一点的矩的代数和所有各分力对同一点的矩的代数和即：即：3 3、合力矩定理、合力矩定理niiOOFmRm1)()(现在学习的是第14页，共37页例例 已知：如图 F、Q、l, 求： 和 解解：用力对点的矩法：用力对点的矩法 应用合力矩定理应用合力矩定理)(FmO)(Qmo sin)(lFdFFmOlQQmo)(ctg)( lFlFFmyxOlQQmo)(现在学习的是第15页，共37页二、力偶的概念和性质二、力偶的概念和性质力偶力偶：两力大小相等，作用线不重合的反向平行力叫力偶。1、力偶的概念、力偶的概念现在学习的是第16页，共37页说明：说明： m是代数量，有是代数量，有+、-； F、 d 都不独立，只有力偶矩都不独立，只有力偶矩 是独立是独立量量； m的值的值m=2ABC ； 单位：单位：N mdFmdFm+d现在学习的是第17页，共37页性质性质2：力偶对其所在平面内任一点的矩恒等于力偶矩，力偶对其所在平面内任一点的矩恒等于力偶矩，而与矩心的位置无关，因此力偶对刚体的效应用力偶矩度而与矩心的位置无关，因此力偶对刚体的效应用力偶矩度量。量。性质性质1：力偶既没有合力，本身又不平衡力偶既没有合力，本身又不平衡，是一个基本力学量。是一个基本力学量。性质性质3：平面力偶等效定理平面力偶等效定理 作用在同一平面内的两个力偶，只要它的力偶矩的大小作用在同一平面内的两个力偶，只要它的力偶矩的大小相等，转向相同，则该两个力偶彼此等效。相等，转向相同，则该两个力偶彼此等效。现在学习的是第18页，共37页只要保持力偶矩大小和转向不变，可以任意改变只要保持力偶矩大小和转向不变，可以任意改变力偶中力的大小和相应力偶臂的长短，而不改变它力偶中力的大小和相应力偶臂的长短，而不改变它对刚体的作用效应。对刚体的作用效应。可得下列两个推论两个推论：力偶可以在其作用面内任意移动，而不影响它对力偶可以在其作用面内任意移动，而不影响它对刚体的作用效应。刚体的作用效应。现在学习的是第19页，共37页多项选择多项选择例、下列选项中，关于力偶基本性质的描述例、下列选项中，关于力偶基本性质的描述中，正确的是（中，正确的是（ ）。）。A.力偶无合力力偶无合力B.力偶能与一个力等效力偶能与一个力等效C.力偶不能与一个力平衡力偶不能与一个力平衡D.力偶只能与力偶平衡力偶只能与力偶平衡现在学习的是第20页，共37页约束反力：约束反力：约束给被约束物体的力叫约束反力。 1-4 1-4 约束与约束反力约束与约束反力一、概念一、概念自由体：自由体：位移不受限制的物体叫自由体。非自由体：非自由体：位移受限制的物体叫非自由体。约束：约束：对非自由体的某些位移预先施加的限制条件称为约束。 （这里，约束是名词，而不是动词的约束。）（这里，约束是名词，而不是动词的约束。）现在学习的是第21页，共37页大小常常是未知的；方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；作用点在物体与约束相接触的那一点。约束反力特点：约束反力特点：GGN1N2现在学习的是第22页，共37页绳索类只能受拉只能受拉，所以它们的约束反力是作用在接触点作用在接触点，方向沿绳索背沿绳索背离物体离物体。二、约束类型和确定约束反力方向的方法：二、约束类型和确定约束反力方向的方法：1.由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束PPTS1S1S2S2 现在学习的是第23页，共37页约束反力作用在接触点处作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体沿公法线，指向受力物体2.光滑接触面的约束光滑接触面的约束 (光滑指摩擦不计光滑指摩擦不计)PNNPNANB现在学习的是第24页，共37页3.光滑圆柱铰链约束光滑圆柱铰链约束圆柱铰链AAXAYAA现在学习的是第25页，共37页固定铰支座现在学习的是第26页，共37页活动铰支座（辊轴支座）现在学习的是第27页，共37页一、受力分析一、受力分析 解决力学问题时，首先要选定需要进行研究的物体，即选择研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的受力分析受力分析。 作用在物体上的力有：一类是:主动力,如重力,风力,气体 压力等。 二类是：被动力，即约束反力。 1-5 1-5 物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图现在学习的是第28页，共37页画物体受力图主要步骤为画物体受力图主要步骤为：选研究对象；取分离体； 画上主动力；画出约束反力。二、受力图二、受力图例例1现在学习的是第29页，共37页例例2 画出下列各构件的受力图QAOBCDE现在学习的是第30页，共37页QAOBCDE现在学习的是第31页，共37页 约束与约束反力 常见的约束类型：常见的约束类型：1、柔体约束：绳索、链条、钢丝等，只能产生拉力；、柔体约束：绳索、链条、钢丝等，只能产生拉力；2、光滑接触面约束：限制物体沿着光滑接触面的公法线而指向、光滑接触面约束：限制物体沿着光滑接触面的公法线而指向接触面的运动；接触面的运动；3、链杆约束、链杆约束4、固定铰支座：只限制移动，不限制转动；、固定铰支座：只限制移动，不限制转动；5、可动铰支座、可动铰支座6、固定端支座；既不能移动，也不能转动。、固定端支座；既不能移动，也不能转动。现在学习的是第32页，共37页单项选择单项选择例：既能限制物体转动，又能限制物体移动例：既能限制物体转动，又能限制物体移动的支座是（的支座是（ ）。）。A.固定端固定端B.固定铰固定铰C.可动铰可动铰D.定向支座定向支座现在学习的是第33页，共37页三、画受力图应注意的问题三、画受力图应注意的问题除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触才有相互机械作用力，要分清研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，接触处必有力，力的方向由约束类型而定。2、不要多画力、不要多画力要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出它是哪一个施力体施加的。1、不要漏画力、不要漏画力现在学习的是第34页，共37页约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，不要把箭头方向画错。3、不要画错力的方向、不要画错力的方向4、受力图上不能再带约束。、受力图上不能再带约束。 即受力图一定要画在分离体上。现在学习的是第35页，共37页一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分内力，就成为新研究对象的外力。对于某一处的约束反力的方向一旦设定，在整体、局部或单个物体的受力图上要与之保持一致。 5、受力图上只画外力，不画内力。、受力图上只画外力，不画内力。 6 、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相 互协调，不能相互矛盾。互协调，不能相互矛盾。7 、正确判断二力构件、正确判断二力构件。现在学习的是第36页，共37页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第37页，共37页